Cortex-A15架构解析：探索强劲性能的秘密

机里面，目前已经公布的有中兴的U988S，据闻还会有更重量级的手机随后出来。

　　NVIDIA Tegra 4管芯图，橙色区为4+1Cortex-A15核心，绿色小方块区域为GPU

　　Tegra 4和三星Exynos 5410的主CPU都采用了四核Cortex-A15，不过NVIDIA没有采用ARM的big.LITTLE结构，而是采用自己4+1核的结构，4+1 中的"1"被称作伴侣核。

　　"伴侣核"是一个采用省电设计、运行在较低频率下的Cortex-A15内核，用于处理负载较轻的任务以达到省电的目的，一旦负载较重就会切换到主CPU核上。

　　和Cortex-A15+Cortex-A7的big.LITTLE相比，这样的设计据称有两个好处：

　　首先，是由于"伴侣核"与主CPU核心架构完全一样，CPU切换时（或者说程序执行的现场切换）的时间比Cortex-A15切换到Cortex-A7的方式快很多，这是因为不用进行复杂的映射;

　　其次，Cortex-A15的单核性能比Cortex-A7高很多，因此大多数一般的应用中并不需要频繁切换到主CPU，从而达到更省电的目的。当然，具体的耗电情况需要等到设备出来后进行详细测试。

　　在商业社会里衡量一款产品是否成功，关键的指标之一自然是出货量。按照Digitimes援引TrendForce（集邦科技）在今年七月末的一份研究报告，三星Galaxy S4的出货量将会达到2300万部的总出货量，而在更早之前已经有媒体报道指出三星Galaxy S4的出货量"已经"达到两千万台。

　　如果只是靠品牌知名度和好不好看的话，任何产品也不可能做到快速的大量出货，Galaxy S4作为旗舰级产品，它的规格配置在吸引力方面起到了很大的作用，四核Cortex-A15或者四核S600的采用是它成功的关键因素之一，这些成功反过来也会对人们的品牌认受度产生正面印象。

　　上图就是我们前面提及的预期购买手机品牌调查百分比，可以看到在三星发布了Galaxy S4第一季度到第二季度变化值是呈上升态势，而苹果方面则是依然不断地下滑。

　　所以从这一小节中我们可以得出结论，市场上已经有四核Cortex-A15手机上市，而且从市场趋势来看这样的产品已经获得了实质性的认可。

　　不同型号的Cortex-A15芯片设计是否一样呢？

　　ARM的实验室里虽然也有自己开发的处理器实体，但是这些处理器是作为研发之用，不会拿出来卖给最终消费者的，市场上的"ARM"处理器都是ARM透过架构授权或者内核授权的方式由第三方厂商开发或者拼凑而成。

　　因此在市场上你会看到五花八门、各式各样的ARM处理器，它们来自不同的芯片设计公司、不同的制造厂商，由于设计技术水平、经验以及制造厂的制程不同，实际上出来的芯片在一些指标、功能上会有不可忽视的区别。

　　就譬如我们这里提到过三星Exynos 5410和NVIDIA Tegra 4，CPU都采用了四核Cortex-A15，但是两者的区别其实多，例如：

　　1、Exynos 5410采用三星的28nm LP HKMG制程，最高频率设定是1.6GHz，Tegra 4采用台积电的28nm HPL制程，最高设定频率为1.9GHz;

　　2、Exynos 5410采用了A15*4 + A7*4的设计，Tegra 4 采用了高频A15*4+低频（700~800MHz）低耗电A15*1的设计;

　　3、两者的GPU截然不同，Exynos 5410采用了ImgTec授权的PowerVR SGX544MP3 （tri-core） @480MHz，Tegra 4 采用的是NVIDIA自己开发的GPU架构，几何单元为单精度浮点，像素单元为20位浮点，这应该是吸取了当年GeForce FX世代受挫的经验而特别炮制的平衡设计。

　　4、两者的die size（管芯尺寸）不一样，Exynos 5410按照EDN的说法应该是122mm^2，而Tegra 4大约是80mm^2，后者比前者小了大约33%，Tegra 4的设计目标更偏向于性能、耗电、成本三者的平衡，而三星由于采用的PowerVR是属于分块式延后渲染器（TBDR），因此片上需要有TBDR独有的电路，这些电路会增加不少面积。

　　从这一小节我们可以看出，同样是采用四核A15的处理器，在很多方面都是完全不一样的，这将对处理器的功能、性能、耗电构成不少的影响，最终反映到终端设备——手机、平板电脑上的表现也会有一定的差别。

　　同一款处理器不同版本在耗电上一样吗？

　　NVIDIA在较早之前发布的SHIELD采用的是前面提到的Tegra 4处理器，这是NVIDIA的第四代Tegra处理器，和其他手机SoC芯片厂商有多款不同芯片供选择不同的是，NVIDIA这几年走的都是单芯片多型号路线，也就是把芯片单纯按照频率、GPU使能规模来划分多个型号供客户选择。

SHIELD 采用的Tegra 4具体型号是T40，是Tegra 4的顶级性能版本，最高频率设定为1.9GHz，GPU规模使能规模为72 core但是频率多少并不清楚，Tegra 4 GPU的文档有提到在672MHz时候的性能规格，但是这不代表T40的G